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JP7365168B2 - AM device - Google Patents

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JP7365168B2
JP7365168B2 JP2019160875A JP2019160875A JP7365168B2 JP 7365168 B2 JP7365168 B2 JP 7365168B2 JP 2019160875 A JP2019160875 A JP 2019160875A JP 2019160875 A JP2019160875 A JP 2019160875A JP 7365168 B2 JP7365168 B2 JP 7365168B2
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Japan
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ded
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head
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JP2019160875A
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JP2021038438A (en
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弘行 篠崎
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Priority to CN202080063625.6A priority patent/CN114423546B/en
Priority to US17/638,237 priority patent/US20220324027A1/en
Priority to EP20860581.6A priority patent/EP4026634A4/en
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Description

本願は、AM装置に関する。 The present application relates to AM devices.

三次元物体を表現したコンピュータ上の三次元データから、三次元物体を直接的に造形する技術が知られている。たとえば、Additive Manufacturing(AM)(付加製造)法が知られている。一例として、デポジション方式のAM法としてダイレクトエナジーデポジション(DED)がある。DEDは、金属材料を局所的に供給しながら適当な熱源を用いて基材と共に溶融、凝固させることで造形を行う技術である。また、AM法の一例として、パウダーベッドフュージョン(PBF)がある。PBFは、二次元的に敷き詰められた金属紛体に対して、造形する部分に熱源であるレーザービームや電子ビームを照射して、金属紛体を溶融・凝固または焼結させることで三次元物体の各層を造形する。PBFでは、このような工程を繰り返すことで、所望の三次元物体を造形することができる。 2. Description of the Related Art There is a known technology for directly modeling a three-dimensional object from three-dimensional data on a computer that represents the three-dimensional object. For example, Additive Manufacturing (AM) methods are known. As an example, there is direct energy deposition (DED) as a deposition type AM method. DED is a technology that performs modeling by locally supplying a metal material and melting and solidifying it together with a base material using an appropriate heat source. Further, as an example of the AM method, there is powder bed fusion (PBF). PBF creates each layer of a three-dimensional object by irradiating a two-dimensional spread of metal powder with a laser beam or electron beam, which is a heat source, to melt, solidify, or sinter the metal powder. to form. With PBF, a desired three-dimensional object can be modeled by repeating such steps.

米国特許第4724299号明細書US Patent No. 4,724,299 特表2019-500246号公報Special table 2019-500246 publication

一般に、PBFとDEDとを比較すると、DEDの方が造形速度を大きくすることができる。しかし、DEDにおいて、造形速度を大きくすると、入熱量を大きくするために局所的な温度上昇が発生しやすくなる。その結果、過剰な金属蒸気が発生し金属原料が減少して溶融・凝固した形状は意図した形状と異なる形状になりやすく、造形済の部分も熱の影響により変形することがある。また、DEDの場合、造形物の形状にばらつきが発生しやすいため、DEDで造形した後に機械加工が行われることが多い。本願は、AM法による造形中に過剰な金属蒸気の発生や変形の発生を抑制する技術を提供することを1つの目的としている。また、本願は、造形後の機械加工をできるだけ少なく、または不要にするための技術を提供することを1つの目的としている。 Generally, when comparing PBF and DED, DED can increase the printing speed. However, in DED, when the modeling speed is increased, the amount of heat input is increased, which tends to cause a local temperature rise. As a result, excessive metal vapor is generated, the metal raw material is reduced, and the melted and solidified shape tends to be different from the intended shape, and the already shaped part may also be deformed due to the influence of heat. Further, in the case of DED, since variations in the shape of the modeled object are likely to occur, machining is often performed after modeling with DED. One purpose of the present application is to provide a technique for suppressing the generation of excessive metal vapor and the occurrence of deformation during modeling using the AM method. Another object of the present application is to provide a technique for minimizing or eliminating the need for machining after modeling.

一実施形態によれば、造形物を製造するためのAM装置が提供され、かかるAM装置は、造形対象物の輪郭を造形するための第1DEDノズルと、前記輪郭の内側を造形するための第2DEDノズルと、を有する。 According to one embodiment, an AM device for manufacturing a modeled object is provided, and the AM device includes a first DED nozzle for modeling the outline of the object to be modeled, and a first DED nozzle for modeling the inside of the outline. 2DED nozzle.

一実施形態による、造形物を製造するためのAM装置を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically illustrating an AM apparatus for manufacturing a shaped object, according to an embodiment; FIG. 一実施形態による、造形物を製造するためのAM装置を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically illustrating an AM apparatus for manufacturing a shaped object, according to an embodiment; FIG. 一実施形態による、造形物を製造するためのAM装置を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically illustrating an AM apparatus for manufacturing a shaped object, according to an embodiment; FIG. 一実施形態による、冷却装置を備えるAM装置を概略的に示す図である。1 schematically illustrates an AM device with a cooling device, according to one embodiment; FIG. 一実施形態による、DEDヘッドを概略的に示す図である。1 schematically depicts a DED head, according to one embodiment; FIG. 一実施形態による、DEDノズルの断面を概略的に示す図である。FIG. 3 schematically illustrates a cross-section of a DED nozzle, according to one embodiment.

以下に、本発明に係る造形物を製造するためのAM装置の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an AM apparatus for manufacturing a shaped article according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, the same or similar elements are denoted by the same or similar reference numerals, and redundant description of the same or similar elements may be omitted in the description of each embodiment. Furthermore, features shown in each embodiment can be applied to other embodiments as long as they do not contradict each other.

図1は、一実施形態による、造形物を製造するためのAM装置を概略的に示す図である。図1に示されるように、AM装置100は、ベースプレート102を備える。ベースプレート102上に造形物Mが造形されることになる。ベースプレート102は、造形物Mを支持することができる任意の材料から形成されるプレートとすることができる。ベースプレート102は、XYステージ104の上に配置される。XYステージ104は、水平面内で直交する二方向(x方向、y方向)に移動可能なステージ104である。なお、XYステージ104は、高さ方向(z方向)に移動可能なリフト機構に連結されていてもよい。 FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an AM apparatus for manufacturing a shaped object, according to one embodiment. As shown in FIG. 1, the AM device 100 includes a base plate 102. The object M will be formed on the base plate 102. The base plate 102 can be a plate made of any material that can support the shaped object M. Base plate 102 is placed on XY stage 104. The XY stage 104 is a stage 104 that is movable in two orthogonal directions (x direction and y direction) within a horizontal plane. Note that the XY stage 104 may be connected to a lift mechanism that is movable in the height direction (z direction).

一実施形態において、図1に示されるように、AM装置100は、第1DEDヘッド200を備える。第1DEDヘッド200は、レーザー源202、材料粉体源204、およびガス源206に接続されている。第1DEDヘッド200は、DEDノズル210を有する。第1DEDノズル210は、レーザー源202、材料粉体源204、およびガス源206からのレーザー、材料粉体、およびガスを噴射するように構成される。第1DEDヘッド200は任意のものとすることができ、たとえば公知のDEDヘッドを使用することができる。第1DEDヘッド200は、移動機構220に連結されており、移動可能に構成される。移動機構220は、任意のものとすることができ、たとえば、レールなどの特定の軸に沿って第1DEDヘッド200を移動可能なものとしてもよく、あるいは、任意の位置および向きに第1DEDヘッド200を移動させることができるロボットから構成されてもよい。第1DEDヘッド200は、後述するが、造形物の輪郭を形成するために使用される。 In one embodiment, as shown in FIG. 1, the AM device 100 includes a first DED head 200. The first DED head 200 is connected to a laser source 202, a material powder source 204, and a gas source 206. The first DED head 200 has a DED nozzle 210. First DED nozzle 210 is configured to inject laser, material powder, and gas from laser source 202 , material powder source 204 , and gas source 206 . The first DED head 200 can be of any type, for example, a known DED head can be used. The first DED head 200 is connected to a moving mechanism 220 and is configured to be movable. The movement mechanism 220 can be arbitrary, for example, it can move the first DED head 200 along a particular axis, such as a rail, or it can move the first DED head 200 in any position and orientation. It may also consist of a robot that can move. The first DED head 200 is used to form the outline of the object, as will be described later.

一実施形態において、図1に示されるように、AM装置100は、第2DEDヘッド300を備える。第2DEDヘッド300は、レーザー源302、材料粉体源304、およびガス源306に接続されている。なお、第2DEDヘッド300に接続されるレーザー源302、材料粉体源304、およびガス源306は、第1DEDヘッド200に接続されるレーザー源202、材料粉体源204、およびガス源206と同一のものを使用してもよいし、異なるものを使用してもよい。第2DEDヘッド300は、DEDノズル310を有する。DEDノズル310は、レーザー源302、材料粉体源304、およびガス源306からのレーザー、材料粉体、およびガスを噴射するように構成される。第2DEDヘッド300は任意のものとすることができ、たとえば公知のDEDヘッドを使用することができる。第2DEDヘッド300は、移動機構320に連結されており、移動可能に構成される。移動機構320は、任意のものとすることができ、たとえば、レールなどの特定の軸に沿って第2DEDヘッド300を移動可能なものとしてもよく、あるいは、任意の位置および向きに第2DEDヘッド300を移動させることができるロボットから構成されてもよい。第2DEDヘッド300は、後述するが、第1DEDヘッド200により形成された造形物の輪郭の内側を造形するために使用される。 In one embodiment, as shown in FIG. 1, the AM device 100 includes a second DED head 300. The second DED head 300 is connected to a laser source 302, a material powder source 304, and a gas source 306. Note that the laser source 302, material powder source 304, and gas source 306 connected to the second DED head 300 are the same as the laser source 202, material powder source 204, and gas source 206 connected to the first DED head 200. You may use one or a different one. The second DED head 300 has a DED nozzle 310. DED nozzle 310 is configured to inject laser, material powder, and gas from laser source 302, material powder source 304, and gas source 306. The second DED head 300 can be of any type, for example, a known DED head can be used. The second DED head 300 is connected to a moving mechanism 320 and is configured to be movable. The movement mechanism 320 can be arbitrary, for example, it can move the second DED head 300 along a particular axis, such as a rail, or it can move the second DED head 300 in any position and orientation. It may also consist of a robot that can move. The second DED head 300 is used to model the inside of the contour of the object formed by the first DED head 200, as will be described later.

図6は一実施形態によるDEDノズル210の断面を概略的に示す図である。図示の実施形態によるDEDノズル210は、中心にレーザー250が通過する第1通路252を備える。また、DEDノズル210は、第1通路252の外側に、材料粉体および材料粉体を輸送するためのキャリアガスが通過する第2通路254を備える。さらに、DEDノズル210は、第2通路254の外側に、シールドガスが通過する第3通路256を備え
る。第2通路254は、DEDノズル210から排出される材料粉体がレーザー250のフォーカス位置と実質的に同一の位置に収束するように構成される。なお、図6において材料粉体およびキャリアガスの流れは破線で示されている。キャリアガスは、たとえばアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスとすることができる。なお、キャリアガスに不活性ガスを用いることで、材料粉体が溶融して形成される溶融池を不活性ガスで覆うことで酸化を防止することができる。ただし、キャリアガスの流れにより、その外側の空気が巻き込まれることがある。そこで、図6に示されるDEDノズル210は、粉体材料およびキャリアガスが排出される第2通路254の外側に配置された第3通路256からシールドガスを低速で供給することで、周囲の空気が巻き込まれることを防止することができる。キャリアガスにより周囲の空気(特に酸素)が巻き込まれることを防止することで、金属酸化膜が生成されることを抑制でき、また、濡れ性の良い溶融池を形成することができる。図6において、シールドガスの流れは矢印で示されている。なお、図6は、一例としてDEDノズル210の実施形態を示しているが、同様の構成をDEDノズル310に採用してもよい。
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a cross-section of a DED nozzle 210 according to one embodiment. The DED nozzle 210 according to the illustrated embodiment includes a first passage 252 in the center through which a laser 250 passes. Further, the DED nozzle 210 includes a second passage 254 outside the first passage 252 through which the material powder and the carrier gas for transporting the material powder pass. Further, the DED nozzle 210 includes a third passage 256 outside the second passage 254 through which the shielding gas passes. The second passage 254 is configured such that the material powder discharged from the DED nozzle 210 is focused at substantially the same position as the focus position of the laser 250. In addition, in FIG. 6, the flow of material powder and carrier gas is shown by broken lines. The carrier gas can be an inert gas such as argon gas or nitrogen gas. Note that by using an inert gas as the carrier gas, oxidation can be prevented by covering the molten pool formed by melting the material powder with the inert gas. However, air outside the carrier gas may be drawn in by the flow of the carrier gas. Therefore, the DED nozzle 210 shown in FIG. 6 supplies the shielding gas at a low speed from the third passage 256 disposed outside the second passage 254 through which the powder material and carrier gas are discharged, thereby removing the surrounding air. can be prevented from getting caught. By preventing surrounding air (particularly oxygen) from being drawn in by the carrier gas, it is possible to suppress the formation of a metal oxide film and to form a molten pool with good wettability. In FIG. 6, the flow of shielding gas is indicated by arrows. Note that although FIG. 6 shows an embodiment of the DED nozzle 210 as an example, a similar configuration may be adopted for the DED nozzle 310.

一実施形態において、図1に示されるように、AM装置100は温度計150を備える。一実施形態において、温度計150は、造形中の造形物の表面温度を測定できるものとすることができ、たとえば放射温度計とすることができる。 In one embodiment, as shown in FIG. 1, AM device 100 includes a thermometer 150. In one embodiment, thermometer 150 may be capable of measuring the surface temperature of the object being formed, and may be, for example, a radiation thermometer.

図1に示される実施形態において、AM装置100は制御装置170を有する。制御装置170は、AM装置100の各種の動作機構、たとえば上述の第1DEDヘッド200、第2DEDヘッド300や各種の動作機構などの動作を制御するように構成される。制御装置170は、一般的なコンピュータまたは専用コンピュータから構成することができる。 In the embodiment shown in FIG. 1, AM device 100 includes a controller 170. The control device 170 is configured to control the operations of various operating mechanisms of the AM device 100, such as the above-described first DED head 200, second DED head 300, and various operating mechanisms. Control device 170 can be constructed from a general computer or a special purpose computer.

図1に示される実施形態によるAM装置100で三次元物体を造形する場合、概略、以下の手順で行われる。まず、造形対象物の三次元データが制御装置170に入力される。制御装置170は、入力された造形物の三次元データから、造形用のスライスデータを作成する。また、制御装置170は、造形条件やレシピを含む実行データを作成する。造形条件およびレシピは、たとえば、ビーム条件、および積層条件を含む。ビーム条件は、レーザー源202、302の電圧条件やレーザー出力などを含み、走査条件は、走査パターン、走査ルート、走査速度、および走査間隔などを含む。走査パターンとしては、たとえば、一方向に走査する場合、往復方向に走査する場合、ジグザグに走査する場合、小さい円を描きながら横方向に移動する場合などがある。走査ルートは、たとえばどのような順序で走査を行うか、などを決定する。積層条件は、たとえば、材料の種類、粉末材料の平均粒径、粒形状、粒度分布、粒子供給速度(単位時間当たりの供給重量)、キャリアガス流量などを含む。なお、上述の造形条件およびレシピの一部は、入力された造形物の三次元データに応じて作成および変更してもよく、入力された造形物の三次元データにかかわらず予め決定されていてもよい。 When modeling a three-dimensional object using the AM apparatus 100 according to the embodiment shown in FIG. 1, the following steps are generally performed. First, three-dimensional data of the object to be modeled is input to the control device 170. The control device 170 creates slice data for modeling from the input three-dimensional data of the object. Further, the control device 170 creates execution data including modeling conditions and recipes. The modeling conditions and recipe include, for example, beam conditions and lamination conditions. The beam conditions include voltage conditions and laser output of the laser sources 202 and 302, and the scan conditions include a scan pattern, a scan route, a scan speed, a scan interval, and the like. Examples of the scanning pattern include scanning in one direction, scanning in a reciprocating direction, scanning in a zigzag manner, and moving in a horizontal direction while drawing a small circle. The scanning route determines, for example, in what order the scanning is performed. The lamination conditions include, for example, the type of material, the average particle diameter of the powder material, the particle shape, the particle size distribution, the particle supply rate (supplied weight per unit time), the carrier gas flow rate, and the like. Note that some of the above-mentioned printing conditions and recipes may be created or changed depending on the input 3D data of the model, and may be determined in advance regardless of the input 3D data of the model. Good too.

第1DEDヘッド200を使用して、三次元物体の第1層の輪郭部分M1を造形する。輪郭部分M1を造形するときは、輪郭を正確に造形できる条件で、また造形した部分が変形しないような条件で造形を行う。輪郭部分M1の厚さは、次の工程で輪郭部分の内側M2を造形するときに、造形済みの輪郭部分M1が変形しない程度の厚さとすることが望ましい。 The first DED head 200 is used to model the contour portion M1 of the first layer of the three-dimensional object. When shaping the outline portion M1, modeling is performed under conditions that allow accurate modeling of the outline and under conditions that prevent the shaped portion from deforming. It is desirable that the thickness of the contour portion M1 is such that when the inner side M2 of the contour portion is modeled in the next step, the formed contour portion M1 will not be deformed.

第1層の輪郭部分M1が造形できたら、次に造形された輪郭部分M1の内側M2を第2DEDヘッド300を使用して造形する。内側M2を造形するときは、既に輪郭部分M1が形成されているため、造形中に変形するリスクが小さいので、輪郭部分を造形するときよりも高速で造形できる条件で造形を行うことができる。 Once the contour portion M1 of the first layer has been modeled, the inner side M2 of the contour portion M1 that has been modeled is then modeled using the second DED head 300. When modeling the inner side M2, since the outline part M1 has already been formed, there is a small risk of deformation during modeling, so it is possible to perform the modeling under conditions that allow it to be printed at a higher speed than when modeling the outline part.

第1層が造形できたら、次に第2層の輪郭部分M1および内側部分M2を造形し、さらに第3層、第4層と造形を繰り返して三次元物体の造形を完成させる。なお、造形中、特に輪郭部分M1の造形中には、温度計150により造形された部分の温度を監視しながら行うことが望ましい。造形物Mの表面の温度が高いと過剰な金属蒸気が発生しやすく、また、造形済の部分も熱の影響により形状が変形することがある。そのため、造形された部分の温度を監視して、下の層が十分に凝固する温度になってから次の層の造形を開始するようにすることが望ましい。また、各層において、輪郭部分M1の全体の造形が完了する前に内側部分M2の造形を開始してもよい。輪郭部分M1の一部が造形できたら内側部分M2の造形を開始し、輪郭部分M1と内側部分M2の造形を同時に進行させることで、全体の造形時間を短縮することができる。 Once the first layer has been modeled, the outline portion M1 and inner portion M2 of the second layer are then modeled, and the third and fourth layers are repeated to complete the three-dimensional object. Note that during the modeling, particularly during the modeling of the contour portion M1, it is desirable to monitor the temperature of the portion that has been modeled using the thermometer 150. If the surface temperature of the modeled object M is high, excessive metal vapor is likely to be generated, and the shape of the modeled part may also be deformed due to the influence of heat. Therefore, it is desirable to monitor the temperature of the modeled part and start modeling the next layer only after the temperature of the layer below is sufficiently solidified. Further, in each layer, the modeling of the inner portion M2 may be started before the entire modeling of the contour portion M1 is completed. When a part of the contour portion M1 has been modeled, modeling of the inner portion M2 is started, and by proceeding with the modeling of the contour portion M1 and the inner portion M2 at the same time, the overall modeling time can be shortened.

かかる実施形態によるAM装置100においては、正確に造形できる条件で造形物の輪郭部分M1を造形してから、より高速な条件で輪郭部分M1の内側M2を造形するので、造形物Mの形状を正確に造形しながら、全体の造形時間を短縮することができる。 In the AM apparatus 100 according to this embodiment, the contour portion M1 of the object M1 is modeled under conditions that allow for accurate modeling, and then the inner side M2 of the contour portion M1 is formed under conditions that are faster. The overall modeling time can be shortened while accurately modeling.

図2は、一実施形態による、造形物を製造するためのAM装置を概略的に示す図である。図2に示されるAM装置100は、図1に示される実施形態と同様に、ベースプレート102およびXYステージ104を備え、ベースプレート102上に造形物Mが造形されることになる。 FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an AM apparatus for manufacturing a shaped object, according to one embodiment. The AM apparatus 100 shown in FIG. 2 includes a base plate 102 and an XY stage 104, and a molded object M is formed on the base plate 102, similarly to the embodiment shown in FIG.

一実施形態において、図2に示されるように、AM装置100は、第1DEDヘッド200を備える。図2に示される第1DEDヘッド200は、図1に示される第1DEDヘッド200と同様の構成とすることができる。 In one embodiment, as shown in FIG. 2, the AM device 100 includes a first DED head 200. The first DED head 200 shown in FIG. 2 can have a similar configuration to the first DED head 200 shown in FIG. 1.

図2に示される実施形態において、AM装置100は、造形物の材料を供給するための、材料供給機構400を備える。材料供給機構400は、造形物の材料となる粉末、たとえば金属粉末を保持するための貯蔵容器402と、貯蔵容器402を移動させるための移動機構404と、を備える。貯蔵容器402には、材料粉末をベースプレート102上に排出するための開口406を備える。開口406は、たとえば、ベースプレート102の一辺より長い直線状の開口406とすることができる。この場合、移動機構404を、開口406の直線に直交する方向にベースプレート102の他方の辺より長い範囲で移動させるように構成することで、ベースプレート102の全面に材料粉末を供給することができる。また、貯蔵容器402は、開口406の開閉を制御するための弁408を備える。材料供給機構400は、貯蔵容器402から供給された材料粉末を均すためのブレード(図示せず)を備えてもよい。 In the embodiment shown in FIG. 2, the AM device 100 includes a material supply mechanism 400 for supplying material for a model. The material supply mechanism 400 includes a storage container 402 for holding powder, such as metal powder, that is a material for a model, and a movement mechanism 404 for moving the storage container 402. The storage container 402 is provided with an opening 406 for discharging the material powder onto the base plate 102. The opening 406 can be a linear opening 406 that is longer than one side of the base plate 102, for example. In this case, by configuring the moving mechanism 404 to move in a direction perpendicular to the straight line of the opening 406 in a range longer than the other side of the base plate 102, the material powder can be supplied to the entire surface of the base plate 102. The storage container 402 also includes a valve 408 for controlling opening and closing of the opening 406. The material supply mechanism 400 may include a blade (not shown) for leveling the material powder supplied from the storage container 402.

一実施形態において、図2に示されるように、AM装置100は、第1ビーム照射ヘッド500を備える。第1ビーム照射ヘッド500は、レーザー源502に接続されているか、あるいはレーザー502を内蔵している。また、第1ビーム照射ヘッド500は、任意の光学系を備えることができ、レーザーを造形面に集光することができるように構成されている。第1ビーム照射ヘッド500は、移動機構520に連結されており、移動可能に構成される。移動機構520は、任意のものとすることができ、たとえば、レールなどの特定の軸に沿って第1ビーム照射ヘッド500を移動可能なものとしてもよい。あるいは、AM装置100は、移動機構520に代えて、または移動機構520に加えて、ガルバノミラー等の任意の光学系により第1ビーム照射ヘッド500からのレーザーを造形面上で走査可能に構成してもよい。なお、第1ビーム照射ヘッド500から照射されるレーザーは、任意のビームシェイパなどを用いて矩形に集光され、フラットなビームプロファイルを備えることが望ましい。そのようなレーザーの特徴を備えることで、効率的に粉体材料を溶融、焼結させることができる。 In one embodiment, as shown in FIG. 2, the AM device 100 includes a first beam irradiation head 500. The first beam irradiation head 500 is connected to a laser source 502 or has a built-in laser 502. Further, the first beam irradiation head 500 can be equipped with any optical system and is configured to be able to focus the laser onto the modeling surface. The first beam irradiation head 500 is connected to a moving mechanism 520 and is configured to be movable. The moving mechanism 520 may be any mechanism, for example, a mechanism capable of moving the first beam irradiation head 500 along a specific axis such as a rail. Alternatively, instead of or in addition to the moving mechanism 520, the AM device 100 is configured to be able to scan the laser from the first beam irradiation head 500 on the modeling surface using an arbitrary optical system such as a galvano mirror. It's okay. Note that it is desirable that the laser irradiated from the first beam irradiation head 500 be focused into a rectangular shape using an arbitrary beam shaper or the like and have a flat beam profile. Equipped with such laser characteristics, powder materials can be efficiently melted and sintered.

図2に示される実施形態によるAM装置100で三次元物体を造形する場合、概略、以下の手順で行われる。まず、造形対象物の三次元データが制御装置170に入力される。制御装置170は、入力された造形物の三次元データから、造形用のスライスデータを作成する。また、制御装置170は、造形条件やレシピを含む実行データを作成する。造形条件およびレシピは、たとえば、ビーム条件、および積層条件を含む。ビーム条件は、レーザー源202、302の電圧条件やレーザー出力などを含み、走査条件は、走査パターン、走査ルート、走査速度、および走査間隔などを含む。走査パターンとしては、たとえば、一方向に走査する場合、往復方向に走査する場合、ジグザグに走査する場合、小さい円を描きながら横方向に移動する場合などがある。走査ルートは、たとえばどのような順序で走査を行うか、などを決定する。積層条件は、たとえば、材料の種類、粉末材料の平均粒径、粒形状、粒度分布、粒子供給速度(単位時間当たりの供給重量)、キャリアガス流量などを含む。なお、上述の造形条件およびレシピの一部は、入力された造形物の三次元データに応じて作成および変更してもよく、入力された造形物の三次元データにかかわらず予め決定されていてもよい。 When modeling a three-dimensional object using the AM apparatus 100 according to the embodiment shown in FIG. 2, the following steps are generally performed. First, three-dimensional data of the object to be modeled is input to the control device 170. The control device 170 creates slice data for modeling from the input three-dimensional data of the object. Further, the control device 170 creates execution data including modeling conditions and recipes. The modeling conditions and recipe include, for example, beam conditions and lamination conditions. The beam conditions include voltage conditions and laser output of the laser sources 202 and 302, and the scan conditions include a scan pattern, a scan route, a scan speed, a scan interval, and the like. Examples of the scanning pattern include scanning in one direction, scanning in a reciprocating direction, scanning in a zigzag manner, and moving in a horizontal direction while drawing a small circle. The scanning route determines, for example, in what order the scanning is performed. The lamination conditions include, for example, the type of material, the average particle diameter of the powder material, the particle shape, the particle size distribution, the particle supply rate (supplied weight per unit time), the carrier gas flow rate, and the like. Note that some of the above-mentioned printing conditions and recipes may be created or changed depending on the input 3D data of the model, and may be determined in advance regardless of the input 3D data of the model. Good too.

第1DEDヘッド200を使用して、三次元物体の第1層の輪郭部分M1を造形する。輪郭部分M1を造形するときは、輪郭を正確に造形できる条件で、また造形した部分が変形しないような条件で造形を行う。輪郭部分M1の厚さは、次の工程で輪郭部分M1の内側M2を造形するときに、造形済みの輪郭部分M1が変形しない程度の厚さとすることが望ましい。 The first DED head 200 is used to model the contour portion M1 of the first layer of the three-dimensional object. When shaping the outline portion M1, modeling is performed under conditions that allow accurate modeling of the outline and under conditions that prevent the shaped portion from deforming. It is desirable that the thickness of the contour portion M1 is such that when the inner side M2 of the contour portion M1 is modeled in the next step, the contour portion M1 that has already been modeled will not be deformed.

第1層の輪郭部分M1が造形できたら、材料供給機構400により、造形された輪郭部分M1の内側M2に粉体材料を供給する。次に、第1ビーム照射ヘッド500から、造形された輪郭部分M1の内側M2の粉体材料にレーザーを照射して、所定の位置の粉体材料を溶融、焼結させて輪郭部分M1の内側M2を造形する。なお、第1層の輪郭部分M1の内側部分M2を複数の層から造形してもよい。この場合、内側部分M2の各層を形成するたびに、ベースプレート102を1層分だけ下降させて、材料供給機構400から新たな粉末材料を供給して粉体材料にレーザーを照射することを繰り返して、第1層の輪郭部分M1の内側部分M2を形成することができる。あるいは、ベースプレート102を下降させる代わりに、内側部分M2の各層を形成するたびに、1層分だけ第1ビーム照射ヘッド500を上方に移動させてもよい。 Once the contour portion M1 of the first layer has been modeled, the material supply mechanism 400 supplies powder material to the inner side M2 of the contour portion M1 that has been modeled. Next, a laser is irradiated from the first beam irradiation head 500 to the powder material on the inside M2 of the shaped contour portion M1, and the powder material at a predetermined position is melted and sintered. Model M2. Note that the inner portion M2 of the contour portion M1 of the first layer may be formed from a plurality of layers. In this case, each time each layer of the inner portion M2 is formed, the base plate 102 is lowered by one layer, a new powder material is supplied from the material supply mechanism 400, and the powder material is repeatedly irradiated with the laser. , may form the inner portion M2 of the contour portion M1 of the first layer. Alternatively, instead of lowering the base plate 102, the first beam irradiation head 500 may be moved upward by one layer each time each layer of the inner portion M2 is formed.

輪郭部分M1の第1層およびその内側部分M2が造形できたら、次に第2層の輪郭部分M1および内側部分M2を造形し、さらに第3層、第4層と造形を繰り返して三次元物体の造形を完成させる。なお、造形中、特に輪郭部分M1の造形中には、温度計150により造形された部分の温度を監視しながら行うことが望ましい。造形物Mの表面の温度が高いと金属蒸気が発生しやすく、供給した金属原料が減少したり、造形済の部位への熱の影響により造形物Mの形状が変形したりすることがある。そのため、造形された部分の温度を監視して、下の層が十分に凝固する温度になってから次の層の造形を開始するようにすることが望ましい。また、各層において、輪郭部分M1の全体の造形が完了する前に内側部分M2の造形を開始してもよい。輪郭部分M1の一部が造形できたら内側部分M2の造形を開始し、輪郭部分M1と内側部分M2の造形を同時に進行させることで、全体の造形時間を短縮することができる。 Once the first layer of the contour portion M1 and its inner portion M2 have been modeled, the contour portion M1 and inner portion M2 of the second layer are then modeled, and the third and fourth layers are repeated to form a three-dimensional object. Complete the modeling. Note that during the modeling, particularly during the modeling of the contour portion M1, it is desirable to monitor the temperature of the portion that has been modeled using the thermometer 150. If the temperature of the surface of the modeled object M is high, metal vapor is likely to be generated, and the supplied metal raw material may decrease or the shape of the modeled object M may be deformed due to the influence of heat on the already modeled part. Therefore, it is desirable to monitor the temperature of the modeled part and start modeling the next layer only after the temperature of the layer below is sufficiently solidified. Further, in each layer, the modeling of the inner portion M2 may be started before the entire modeling of the contour portion M1 is completed. When a part of the contour portion M1 has been modeled, modeling of the inner portion M2 is started, and by proceeding with the modeling of the contour portion M1 and the inner portion M2 at the same time, the overall modeling time can be shortened.

図2に示される実施形態においては、造形物の輪郭部分M1をDED方式で造形し、内側部分M2をPBF方式で造形している。なお、一実施形態において、AM装置100は、図1に示され第1DEDヘッド200および第2DEDヘッド300に加えて、さらに、図2に示される材料供給機構400および第1ビーム照射ヘッド500を備えるように構成してもよい。 In the embodiment shown in FIG. 2, the outline portion M1 of the object is formed using the DED method, and the inner portion M2 is formed using the PBF method. In addition, in one embodiment, the AM apparatus 100 further includes a material supply mechanism 400 and a first beam irradiation head 500 shown in FIG. 2 in addition to the first DED head 200 and the second DED head 300 shown in FIG. It may be configured as follows.

図3は、一実施形態による、造形物を製造するためのAM装置を概略的に示す図である。一実施形態において、AM装置100は、図3に示されるように第2ビーム照射ヘッド600を備える。第2ビーム照射ヘッド600は、レーザー源602に接続されているか、あるいはレーザー602を内蔵している。第2ビーム照射ヘッド600は、形成された造形物Mの表面にレーザーを照射できるように構成される。第2ビーム照射ヘッド600は、移動機構620に連結されており、移動可能に構成される。移動機構620は、任意のものとすることができ、たとえば、レールなどの特定の軸に沿って第2ビーム照射ヘッド600を移動可能なものとしてもよく、あるいは、任意の位置および向きに第2ビーム照射ヘッド600を移動させることができるロボットから構成されてもよい。形成された造形物Mの表面にレーザーを照射することにより、造形物Mの表面を再溶融および凝固させることができ、各層を積層させて造形させたときの段差を解消したり、表面粗さを小さくしたりすることができる。造形物Mの表面の段差や粗さを小さくすることで、造形後の機械加工を少なくすることが可能になる。 FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an AM apparatus for manufacturing a shaped object, according to one embodiment. In one embodiment, the AM device 100 includes a second beam irradiation head 600 as shown in FIG. The second beam irradiation head 600 is connected to a laser source 602 or has a built-in laser 602. The second beam irradiation head 600 is configured to irradiate the surface of the formed object M with a laser beam. The second beam irradiation head 600 is connected to a moving mechanism 620 and is configured to be movable. The moving mechanism 620 may be any mechanism, for example, it may be capable of moving the second beam irradiation head 600 along a particular axis such as a rail, or it may move the second beam irradiation head 600 in any position and orientation. It may also be composed of a robot that can move the beam irradiation head 600. By irradiating the surface of the formed object M with a laser, it is possible to re-melt and solidify the surface of the formed object M, and it is possible to eliminate the level difference when each layer is laminated and modeled, and to improve the surface roughness. can be made smaller. By reducing the level difference and roughness of the surface of the object M, it is possible to reduce the amount of machining required after the object is formed.

図3においては、AM装置100は、第2ビーム照射ヘッド600とともに、図1に示される第1DEDヘッド200および第2DEDヘッド300を備えるものとしているが、図2に示されるような第1DEDヘッド200および第1ビーム照射ヘッド500を備えるものとしてもよく、第1DEDヘッド200、第2DEDヘッド300、および第1ビーム照射ヘッド500を備えるものとしてもよい。また、第2ビーム照射ヘッド600によう造形物Mの表面へのビーム照射は、他の部分を造形しながら同時に実行するにしてもよい。 In FIG. 3, the AM device 100 includes the first DED head 200 and the second DED head 300 shown in FIG. 1 together with the second beam irradiation head 600. and a first beam irradiation head 500, or may include a first DED head 200, a second DED head 300, and a first beam irradiation head 500. Further, the second beam irradiation head 600 may irradiate the surface of the object M with the beam at the same time as other parts are being formed.

一実施形態において、AM装置100は、造形された部分を冷却するための冷却装置700を備える。図4は、一実施形態による、冷却装置700を備えるAM装置100を示している。冷却装置700は、造形された部分の周囲に接触するように配置された冷却部材702と、冷却部材702の内部を通る冷却管路704と、を備える、冷却管路704は、冷媒流体が流れるように構成されている。冷却管路704は、冷媒流体の温度を制御するための熱交換器706に接続されている。 In one embodiment, the AM device 100 includes a cooling device 700 for cooling the modeled part. FIG. 4 illustrates an AM device 100 with a cooling device 700, according to one embodiment. The cooling device 700 includes a cooling member 702 disposed so as to be in contact with the periphery of the modeled part, and a cooling pipe line 704 passing through the inside of the cooling member 702. The cooling pipe line 704 has a coolant fluid flowing therethrough. It is configured as follows. Cooling line 704 is connected to a heat exchanger 706 for controlling the temperature of the refrigerant fluid.

AM法による造形においては、DEDおよびPBFのいずれの方式であっても、金属粉末を高温にして溶融し、凝固させることで任意の形状の三次元物体を造形する。このようなAM法においては、温度の低下速度によって造形物の組織が変わり、造形物の強度や耐食性に影響を与える。そのため、AM法において、温度の低下速度を制御することが望ましい。AM法においては、レーザーを照射して材料を溶融させているので、全体として高温環境になりやすい。図4に示される実施形態においては、冷却装置700を備えているので、造形物Mの温度の低下速度を制御することが可能になる。たとえば、温度計150により造形物Mの温度を監視しながら、冷却装置700を制御することで造形物の温度および温度の低下速度を制御することができる。なお、図4においては、第1DEDヘッド200および第2DEDヘッド200を備えるAM装置100としているが、図2に示されるような第1ビーム照射ヘッド500を利用するAM装置100としてもよい。 In AM modeling, whether DED or PBF, metal powder is heated to high temperature, melted, and solidified to create a three-dimensional object of an arbitrary shape. In such an AM method, the structure of the model changes depending on the rate of temperature decrease, which affects the strength and corrosion resistance of the model. Therefore, in the AM method, it is desirable to control the rate of temperature decrease. In the AM method, a laser is irradiated to melt the material, so the overall environment tends to be high temperature. In the embodiment shown in FIG. 4, since the cooling device 700 is provided, it becomes possible to control the rate of decrease in the temperature of the shaped object M. For example, by controlling the cooling device 700 while monitoring the temperature of the shaped object M with the thermometer 150, the temperature of the shaped object and the rate of temperature decrease can be controlled. Although FIG. 4 shows the AM device 100 as including the first DED head 200 and the second DED head 200, the AM device 100 may use the first beam irradiation head 500 as shown in FIG.

また、図4には、ブリッジ構造M3を備える造形物を造形する様子が示されている。ブリッジ構造M3を造形するときは、対応する形状のブリッジ板180を挿入して造形を行ってもよい。たとえば、ブリッジ板180が所定の位置に配置された状態で、上述のように第1DEDヘッド200を用いてブリッジ構造M3を含む輪郭部分M1を造形し、その後に内側部分M2を第2DEDヘッド200または第1ビーム照射ヘッド500により造形することができる。なお、一実施形態において、ブリッジ板180に冷却装置700の機能を持たせてもよい。たとば、ブリッジ板180に冷却管路704を設けることでブリッジ板180に冷却装置700の機能を持たせることができる。また、所定の位置に配置
されるブリッジ板180に代えて、レールやロボットアームなどの移動機構に連結されるガイド板を用いてもよい。ブリッジ構造M3を造形するときに溶融部位の下や側面にガイド板を当てて溶融・凝固を支持することができる。また、ブリッジ板180およびガイド板は、凝固面の表面粗さを小さくする作用も備える。
Moreover, FIG. 4 shows how a modeled object including a bridge structure M3 is modeled. When modeling the bridge structure M3, a bridge plate 180 having a corresponding shape may be inserted. For example, with the bridge plate 180 placed at a predetermined position, the contour portion M1 including the bridge structure M3 is modeled using the first DED head 200 as described above, and then the inner portion M2 is modeled using the second DED head 200 or Modeling can be performed using the first beam irradiation head 500. Note that in one embodiment, the bridge plate 180 may have the function of the cooling device 700. For example, by providing the cooling pipe line 704 on the bridge plate 180, the bridge plate 180 can have the function of the cooling device 700. Further, instead of the bridge plate 180 disposed at a predetermined position, a guide plate connected to a moving mechanism such as a rail or a robot arm may be used. When modeling the bridge structure M3, it is possible to support melting and solidification by applying a guide plate to the bottom or side of the melted region. Furthermore, the bridge plate 180 and the guide plate also have the function of reducing the surface roughness of the coagulation surface.

図5は、一実施形態によるDEDヘッドを概略的に示す図である。図5に示されるDEDヘッド800は、図1に示されるDEDヘッド200、300と同様に、レーザー源802、材料粉体源804、ガス源806に接続されている。DEDヘッド800は、DEDノズル810を有する。DEDノズル810は、レーザー源202、材料粉体源204、およびガス源206からのレーザー、材料粉体、およびガスを噴射するように構成される。図5に示される実施形態によるDEDヘッドは、レーザー源802からのレーザー光がDEDヘッド800内に配置されるハーフミラー808などで分岐されて、一方はDEDノズル810から照射され、他方はDEDノズル810の前方から照射されるように構成されている。なお、DEDノズル810の前方とは、造形する際にDEDヘッド800が移動する進行方向(図5中の矢印で示される)の前方である。前方に照射されるレーザーは、造形する表面(下層)を溶融させない程度の強度とする。なお、図5に示される実施形態においては、レーザー源802からのレーザーをハーフミラー808により分岐させてDEDノズル810の前方に照射できるように構成されているが、DEDノズル810の前方に照射するレーザーをレーザー源802から独立した別のレーザー源を用いてもよい。 FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a DED head according to one embodiment. The DED head 800 shown in FIG. 5 is connected to a laser source 802, a material powder source 804, and a gas source 806, similar to the DED heads 200, 300 shown in FIG. DED head 800 has DED nozzle 810. DED nozzle 810 is configured to inject laser, material powder, and gas from laser source 202, material powder source 204, and gas source 206. In the DED head according to the embodiment shown in FIG. 5, a laser beam from a laser source 802 is split by a half mirror 808 or the like disposed within the DED head 800, and one side is irradiated from a DED nozzle 810 and the other side is irradiated from a DED nozzle. It is configured to be irradiated from the front of 810. Note that the front of the DED nozzle 810 is the front in the direction of movement (indicated by the arrow in FIG. 5) in which the DED head 800 moves during modeling. The laser irradiated forward has an intensity that does not melt the surface (lower layer) to be modeled. Note that in the embodiment shown in FIG. 5, the laser from the laser source 802 is configured to be branched by a half mirror 808 and irradiated in front of the DED nozzle 810; A separate laser source independent of laser source 802 may be used.

DEDヘッド800を用いて造形を行う場合、DEDノズル810から材料粉体を所定位置に供給しながらレーザーを照射することで、所定の位置に材料を積層させることができる。図5に示されるDEDヘッド800においては、進行方向前方にレーザーが照射されるので、材料粉末および造形用のレーザーが供給される直前にレーザーが照射される。そのため、造形される部分(下層)の表面がレーザーにより加熱される。一般に、温度が低いと濡れ性が悪くなる。そのため、本実施形態のように造形される部分(下層)の表面をレーザーで予熱することで、造形される部分(下層)の表面の濡れ性をよくすることができる。濡れ性が改善されると、DEDノズル810から供給されて溶融した材料が意図した箇所にとどまりやすく、安定した造形を行うことができる。 When modeling is performed using the DED head 800, materials can be stacked at a predetermined position by irradiating a laser while supplying material powder to a predetermined position from the DED nozzle 810. In the DED head 800 shown in FIG. 5, the laser is irradiated forward in the direction of movement, so the laser is irradiated immediately before the material powder and the modeling laser are supplied. Therefore, the surface of the part to be modeled (lower layer) is heated by the laser. Generally, the lower the temperature, the worse the wettability. Therefore, by preheating the surface of the portion to be modeled (lower layer) with a laser as in this embodiment, the wettability of the surface of the portion to be modeled (lower layer) can be improved. When wettability is improved, the melted material supplied from the DED nozzle 810 tends to stay at the intended location, making it possible to perform stable modeling.

図5に示されるDEDヘッド800の特徴は、本明細書に開示のAM装置100に採用することができる。たとえば、本明細書に開示の第1DEDヘッド200、第2DEDヘッド300に図5に示されるDEDヘッド800を使用してもよい。また、図4に示される実施形態のように、冷却装置700を含むAM装置100の場合、造形済の部分については冷却装置700により適切に冷却される一方で、造形される表面のごく一部だけがレーザーにより一時的に予熱されて表面の濡れ性が改善され、安定した造形を行うことができる。 The features of the DED head 800 shown in FIG. 5 can be employed in the AM device 100 disclosed herein. For example, the DED head 800 shown in FIG. 5 may be used as the first DED head 200 and the second DED head 300 disclosed in this specification. Further, in the case of the AM apparatus 100 including the cooling device 700, as in the embodiment shown in FIG. The surface is temporarily preheated by the laser, improving surface wettability and allowing stable modeling.

上述の実施形態から少なくとも以下の技術的思想が把握される。
[形態1]形態1によれば、造形物を製造するためのAM装置が提供され、かかるAM装置は、造形対象物の輪郭を造形するための第1DEDノズルと、前記輪郭の内側を造形するための第2DEDノズルと、を有する。
At least the following technical idea can be understood from the above-described embodiments.
[Form 1] According to Form 1, an AM device for manufacturing a modeled object is provided, and the AM device includes a first DED nozzle for modeling the outline of the object to be modeled, and an inner side of the outline. and a second DED nozzle for.

[形態2]形態2によれば、形態1によるAM装置において、前記輪郭の内側に粉体材料を供給するための供給装置と、前記輪郭の内側に配置された粉体材料にビームを照射するための第1ビーム照射ヘッドと、を有する。 [Form 2] According to Embodiment 2, in the AM apparatus according to Embodiment 1, a supply device for supplying powder material inside the contour, and a beam irradiating the powder material arranged inside the contour. a first beam irradiation head for.

[形態3]形態3によれば、形態1または形態2によるAM装置において、造形した造形物の表面にビームを照射するための第2ビームヘッドを有する。 [Embodiment 3] According to Embodiment 3, the AM apparatus according to Embodiment 1 or Embodiment 2 includes a second beam head for irradiating a beam onto the surface of a modeled object.

[形態4]形態4によれば、形態1から形態3のいずれか1つの形態によるAM装置において、造形中の造形物の表面温度を測定する温度計を有する。 [Form 4] According to Embodiment 4, the AM apparatus according to any one of Embodiments 1 to 3 includes a thermometer that measures the surface temperature of the object being formed.

[形態5]形態5によれば、形態1から形態4のいずれか1つの形態によるAM装置において、造形対象物を支持するためのベースプレートを有し、前記ベースプレートは、水平面内で直交する二方向に移動可能なXYステージ上に配置されている。 [Form 5] According to Form 5, the AM apparatus according to any one of Forms 1 to 4 includes a base plate for supporting the object to be modeled, and the base plate supports two orthogonal directions in a horizontal plane. It is placed on a movable XY stage.

[形態6]形態6によれば、形態1から形態5のいずれか1つの形態によるAM装置において、造形中に造形された部分を冷却するための冷却装置を有する。 [Embodiment 6] According to Embodiment 6, the AM apparatus according to any one of Embodiments 1 to 5 includes a cooling device for cooling the modeled portion during modeling.

[形態7]形態7によれば、造形物を製造するためのAM装置が提供され、かかるAM装置は、造形対象物の輪郭を造形するための第1DEDノズルと、前記輪郭の内側に粉体材料を供給するための供給装置と、前記輪郭の内側に配置された粉体材料にビームを照射するための第1ビーム照射ヘッドと、を有する。 [Embodiment 7] According to embodiment 7, an AM device for manufacturing a modeled object is provided, and the AM device includes a first DED nozzle for modeling the outline of the object to be modeled, and a powder inside the outline. It has a supply device for supplying material, and a first beam irradiation head for irradiating the powder material arranged inside the contour with a beam.

[形態8]形態8によれば、形態7によるAM装置において、前記輪郭の内側を造形するための第2DEDノズルを有する。 [Embodiment 8] According to embodiment 8, the AM apparatus according to embodiment 7 includes a second DED nozzle for modeling the inside of the contour.

[形態9]形態9によれば、形態7または形態8によるAM装置において、造形した造形物の表面にビームを照射するための第2ビームヘッドを有する。 [Embodiment 9] According to embodiment 9, the AM apparatus according to embodiment 7 or embodiment 8 includes a second beam head for irradiating a beam onto the surface of a modeled object.

[形態10]形態10によれば、形態7から形態9のいずれか1つの形態によるAM装置において、造形中の造形物の表面温度を測定する温度計を有する。 [Embodiment 10] According to embodiment 10, the AM apparatus according to any one of embodiments 7 to 9 includes a thermometer that measures the surface temperature of the object being formed.

[形態11]形態11によれば、形態7から形態10のいずれか1つの形態によるAM装置において、造形対象物を支持するためのベースプレートを有し、前記ベースプレートは、水平面内で直交する二方向に移動可能なXYステージ上に配置されている。 [Embodiment 11] According to embodiment 11, the AM apparatus according to any one of embodiments 7 to 10 includes a base plate for supporting the object to be modeled, and the base plate is arranged in two orthogonal directions within a horizontal plane. It is placed on a movable XY stage.

[形態12]形態12によれば、形態7から形態11のいずれか1つの形態によるAM装置において、造形中に造形された部分を冷却するための冷却装置を有する。 [Embodiment 12] According to embodiment 12, the AM apparatus according to any one of embodiments 7 to 11 includes a cooling device for cooling the modeled portion during modeling.

[形態13]形態13によれば、AM法により造形物を製造する方法が提供され、かかる方法は、DEDにより造形対象物の輪郭を造形するステップと、前記輪郭の内側を造形するステップと、を有する。 [Embodiment 13] According to embodiment 13, a method for manufacturing a modeled object by the AM method is provided, and the method includes the steps of: modeling the outline of the object to be modeled by DED; modeling the inside of the outline; has.

[形態14]形態14によれば、形態13による方法において、前記輪郭の内側を造形するステップはDEDにより行われる。 [Embodiment 14] According to embodiment 14, in the method according to embodiment 13, the step of modeling the inside of the contour is performed by DED.

[形態15]形態15によれば、形態13による方法において、前記輪郭の内側を造形するステップはPBFにより行われる。 [Embodiment 15] According to embodiment 15, in the method according to embodiment 13, the step of modeling the inside of the contour is performed by PBF.

[形態16]形態16によれば、形態13から形態15のいずれか1つの形態による方法において、造形された造形物の表面を再溶融させて、再凝固させるステップを有する。 [Embodiment 16] According to embodiment 16, the method according to any one of embodiments 13 to 15 includes a step of remelting and resolidifying the surface of the shaped object.

[形態17]形態17によれば、形態13から形態16のいずれか1つの形態による方法において、造形中に造形物の温度を制御するステップを有する。 [Embodiment 17] According to embodiment 17, the method according to any one of embodiments 13 to 16 includes a step of controlling the temperature of the object during modeling.

[形態18]形態18によれば、形態17による方法において、造形中に造形物の温度を制御するステップは、造形中に造形物の表面温度を測定するステップと、造形中に造形
された部分を冷却するステップと、を有する。
[Form 18] According to Form 18, in the method according to Form 17, the step of controlling the temperature of the modeled object during modeling includes the step of measuring the surface temperature of the modeled object during modeling, and the step of measuring the surface temperature of the modeled object during modeling. and cooling the.

100…AM装置
102…ベースプレート
104…XYステージ
150…温度計
170…制御装置
200…第1DEDヘッド
210…DEDノズル
220…移動機構
300…第2DEDヘッド
310…DEDノズル
320…移動機構
400…材料供給機構
500…第1ビーム照射ヘッド
600…第2ビーム照射ヘッド
700…冷却装置
800…DEDヘッド
810…DEDノズル
M1…輪郭部分
M2…内側部分
M…造形物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100...AM apparatus 102...Base plate 104...XY stage 150...Thermometer 170...Control device 200...1st DED head 210...DED nozzle 220...Movement mechanism 300...2nd DED head 310...DED nozzle 320...Movement mechanism 400...Material supply mechanism 500...First beam irradiation head 600...Second beam irradiation head 700...Cooling device 800...DED head 810...DED nozzle M1...Outline part M2...Inner part M...modeled object

Claims (13)

造形物を製造するためのAM装置であって、
造形対象物の輪郭を造形するための第1DEDノズルと、
前記輪郭の内側に粉体材料を供給するための供給装置と、
前記輪郭の内側に配置された粉体材料にビームを照射するための第1ビーム照射ヘッドと、
前記第1ビーム照射ヘッドから照射されるビームを、前記輪郭の内側に供給された粉体材料上に矩形に収束させるビームシェイパと、を有する、
AM装置。
An AM device for manufacturing a shaped object,
a first DED nozzle for modeling the outline of the object to be modeled;
a feeding device for feeding powder material inside the contour;
a first beam irradiation head for irradiating a powder material placed inside the contour with a beam;
a beam shaper for converging the beam irradiated from the first beam irradiation head into a rectangular shape on the powder material supplied inside the contour;
AM device.
請求項1に記載のAM装置であって、
造形した造形物の表面にビームを照射するための第2ビームヘッドを有する、
AM装置。
The AM device according to claim 1,
having a second beam head for irradiating a beam onto the surface of the modeled object;
AM device.
請求項1または2に記載のAM装置であって、
造形中の造形物の表面温度を測定する温度計を有する、
AM装置。
The AM device according to claim 1 or 2,
It has a thermometer that measures the surface temperature of the object being formed.
AM device.
請求項1から3のいずれか一項に記載のAM装置であって、
造形対象物を支持するためのベースプレートを有し、
前記ベースプレートは、水平面内で直交する二方向に移動可能なXYステージ上に配置されている、
AM装置。
The AM device according to any one of claims 1 to 3,
It has a base plate for supporting the object to be modeled,
The base plate is placed on an XY stage that is movable in two orthogonal directions in a horizontal plane.
AM device.
請求項1から4のいずれか一項に記載のAM装置であって、
造形中に造形された部分を冷却するための冷却装置を有する、
AM装置。
The AM device according to any one of claims 1 to 4,
It has a cooling device for cooling the modeled part during modeling.
AM device.
請求項1から5のいずれか一項に記載のAM装置であって、さらに、
前記輪郭の内側に配置されるブリッジ板を有する、
AM装置。
The AM device according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
a bridge plate disposed inside the contour;
AM device.
請求項6に記載のAM装置であって、
前記ブリッジ板は冷却装置を有する、
AM装置。
7. The AM device according to claim 6,
the bridge plate has a cooling device;
AM device.
AM法により造形物を製造する方法であって、
造形対象物の輪郭をDEDにより造形するステップと、
前記輪郭の内側をPBFにより造形するステップと、を有し、
前記輪郭の内側をPBFにより造形するステップは、
前記輪郭の内側に粉体材料を供給するステップと、
前記輪郭の内側に供給された粉体材料上にビームを照射するステップと、
前記ビームを前記輪郭の内側に供給された粉体材料上に矩形に収束させるステップと、を有する、
方法。
A method of manufacturing a modeled object by an AM method, the method comprising:
modeling the outline of the object to be modeled by DED;
modeling the inside of the contour with PBF,
The step of modeling the inside of the contour with PBF,
supplying powder material inside the contour;
irradiating a beam onto powder material provided inside the contour;
converging the beam rectangularly onto a powder material provided inside the contour;
Method.
請求項8に記載の方法であって、
造形された造形物の表面を再溶融させて、再凝固させるステップを有する、
方法。
9. The method according to claim 8,
a step of remelting and resolidifying the surface of the shaped object;
Method.
請求項8または9に記載の方法であって、
造形中に造形物の温度を制御するステップを有する、
方法。
The method according to claim 8 or 9,
having a step of controlling the temperature of the modeled object during modeling;
Method.
請求項10に記載の方法であって、
造形中に造形物の温度を制御するステップは、
造形中に造形物の表面温度を測定するステップと、
造形中に造形された部分を冷却するステップと、を有する、
方法。
11. The method according to claim 10,
The step of controlling the temperature of the object during printing is
a step of measuring the surface temperature of the modeled object during modeling;
cooling the modeled part during modeling;
Method.
請求項8から11のいずれか一項に記載の方法であって、
前記輪郭の内側をPBFにより造形するステップは、前記輪郭の内側にブリッジ板を配置するステップを有する、
方法。
12. The method according to any one of claims 8 to 11,
The step of modeling the inside of the contour with PBF includes the step of arranging a bridge plate inside the contour.
Method.
請求項12に記載の方法であって、
前記ブリッジ板は冷却装置を有し、
さらに、前記ブリッジ板の冷却装置により造形物を冷却するステップを有する、
方法
13. The method according to claim 12,
the bridge plate has a cooling device;
Furthermore, a step of cooling the modeled object by the cooling device of the bridge plate,
method .
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